有线数字电视各频道音量均衡.doc

有线数字电视各频道音量电平均衡摘要：本文提出采用统一标准，规范播控系统音频电平，从播出源头保障数字有线电视各频道音量一致，能有效降低数字有线电视前端系统复杂度，节省投资，提高可靠性，具体方法简单，可行。关键词：数字有线电视 音频电平 均衡有线电视数字化后，用户反映的一个突出问题就是各频道音量不均衡，为了解决这个问题，各个有线网络运营商想了多种办法来解决：1、对所有节目重新编码，需要较高成本，降低了系统可靠性，重复编码也会降低声画质量，对于多节目流还会降低统计复用的编码效率；2、对TS流中的音频流单独提取出来处理后重新压缩复用，容易造成声画不同步，且增加了一个故障点；3、利用机顶盒记忆各频道音量，这种方法不能解决同频道不同时段音量均衡问题。以上这些方法虽然都可以在一定程度上达到音量均衡的作用，但是付出的成本和代价都是不值得的。为什么我们不考虑从源头就将各频道的音量调得均衡一致呢？我们知道，对于目前大多数电视台采用的数字化播出系统而言，影响最终数字电视节目音量的节点有以下几个：1、节目制作磁带录制环节；2、上载到视频服务器环节；3、播控系统录像机或视频服务器输出环节；4、编码器编码环节。而其他的传输环节不管是卫星传输、光缆传输，只要不重新进行编解码就不会对音量造成任何影响，这就为在源头均衡音量提供了可能性。一、情况分析。为了搞清楚目前各频道播出的TS流中数字音频电平，我们用码流分析仪分不同时间录制了多段央视、省卫视、以及本地自办节目的节目码流文件，并在音频软件cool edit多轨方式下插入TS流音频，可以在这里直观地看出各频道的数字音频波形。经过对比分析，我们看到，各频道间确实存在音量不均衡的情况，如图一所示：央视各频道TS流中的音频波形对比 图一：不同频道、不同时段TS流中的音频波形比较 通过对40多段央视、省卫视及本地节目码流中的音频电平进行分析比较，得出以下结论：1、央视各频道间音量均衡度较好，除音乐频道采用立体声播出外，其他频道采用单声道播出，在机顶盒上能自动映射到两个声道。其中语音节目音频最高电平为-12至-11dBFS，平均-18 dBFS；音乐节目最高电平为-5至-9dBFS，平均-16 dBFS；基本符合标准清晰度节目录制技术质量评定办法，只有采用立体声播出的音乐频道电平偏大，最大达到-3.5dBFS，软件的音量指示到了黄色区域。2、各省卫视节目频道间音量均衡度不好，大部分最大值在-12至-11dBFS，平均值-20至-18dBFS与央视基本一致，但是少部分台最大值接近0dBFS（软件的音量指示到了红色区域），平均值-9至-5 dBFS。主观感觉这些频道声音明显偏大。3、单声道与立体声不统一，央视除音乐频道外采用单声道编码，大部分省卫视频道采用立体声编码，但有的只送了单声道声源，有的甚至不同节目间有时是单声道有时是立体声。4、同一频道在不同时段播放不同节目时也存在明显差异。二、解决方案。要从源头上保证各频道音量一致，就必须要求各电视台执行统一标准，确保播出的TS流具有统一的客观音量指标。我们在怀化电视台自办频道中采用了以下方法对制作播出环节的音频质量进行控制：1、 在制作环节参照国家广播电影电视总局电视节目技术质量奖（金帆奖）奖励办法（试行）2009年4月版进行音量标准化控制，（金帆奖）对数字音频电平部分的规定是：对于立体声节目，1000Hz正弦波校准信号电平标准值为： -20dBFS0.5dBFS；节目声音峰值电平正常值为-9dBFS，最高不得超过-6dBFS2、 对播控系统用1000Hz正弦波校准信号进行校准，最后在编码器环节参照央视一套TS流实际音频电平设定最后播出的TS流中的音频电平，也就是最终音量电平值向央视一套看齐。三、调整和控制方法。根据图二所示的影响音量电平的节点，我们可以设置几个监测点，并对不同环节的音量电平采取以下方法进行控制：后期制作直播磁带录制上载视频服务器播控系统编码器监测点图二、影响音量电平的节点1、节目制作环节：由于怀化电视台节目制作已经全面实现非编网络化，非编软件一般都有数字音频电平知识，在初编环节可以对音频电平进行初步调整，采访录制设备录制的音频和一些音频素材为了有最大的动态，最高电平都是0dBFS，必须在初编时进行一定的调整，使音频电平基本达到电视节目要求。然后在初编节目文件进入合成环节时，我们再利用非编软件对音频进行标准化或均衡化处理，确保音频电平达标。以下以常用的非编软件EDIUS 5.1和音频处理软件cool edit2.0为例，谈谈如何进行音频均衡。（1）EDIUS 5.1提供了音频均衡化功能，首先利用软件的数字峰值表观察节目的音频电平，如发现电平过大或过小，就需要对其进行均衡化处理。EDIUS5.1软件是在时间线上的音频轨道上点击右键，在弹出的右键菜单上选择“均衡化”，这时软件要求输入电平值，由于EDIUS是根据设置的窗口长度内的音频进行平均值计算的（窗口长度在软件的“设置”“应用设置”“均衡化窗口大小”中设定，见图四），所以不同的音频会有不同的增益调整，根据我们的经验，对于电平过低的素材，设置-12dB至-15dB时能使调整后的音量电平基本符合要求，而对于音频电平过高的，要把此值设为-20dB才能达到要求。所以每次调整后要进行验证，才能得到满意的结果。调整过程如图三所示：图三：edius音频均衡化调整示意图图四：均衡化窗口大小设定窗口（2）Cool edit软件的音频处理称为“音量标准化”，由于该软件是对音频轨道上的全部内容进行平均值计算的，具有很高的计算精度，因此设定的电平值就是处理后的最高电平值，所以标准化电平值取-6dB就可以了。其处理过程如图五所示：图五：cool edit音频均衡化调整示意图2、播控系统环节：在节目制作环节音频电平符合要求的前提下，只要播控系统的音频通道特性满足要求，就可以保证输出信号电平符合要求，我们的校准方法是，采用非编软件制作一段带有1000Hz，-20dBFS的标准彩条信号，上传到视频服务器中，采用视音频测试仪中的数字音频满度表对视频服务器输出口，播控系统总输出口进行测试，对视频服务器的音频电平输出控制参数进行调整，确保播控系统总输出口的数字满度电平值为-20dBFS0.5dBFS。对于数字录像机则采用厂家提供的标准测试带用相同方法进行校准。3、编码器环节：编码器是将数字播控系统输出的SDI信号编码成TS流，是进入终端前影响音频电平的最后一个环节，编码器上一般设置有音量控制参数，可以对音量进行调整，根据前面的分析，央视一套播出音频电平最大为-10 dBFS，比（金帆奖）要求的制作系统标准要低4dB，因此，要在编码器上将音频电平降低4dB。调整方法是：在视频服务器上播放带有1000Hz，-20dBFS音频的标准彩条信号，同时采用码流分析仪在编码器的ASI输出口录制一段TS流，将该TS流文件调入cool edit软件中看其音频电平是否为-24dBFS0.5dBFS，否则对编码器的音量控制参数进行调整，直到符合要求。不同的编码器可能会有一定的差异，最终要以输出的TS流中的音频电平实际值为准。4、关于播控系统中的音频处理器，为了防止播出不同的节目时音量不均衡，许多地方在播控系统的输出通道上串接一台音频处理器，这种音频处理器对于输入音频电平超过设定标准电平的，立即降低增益压低电平，而对于低于设定电平的，在连续检测7秒后才缓慢提升增益使输出电平达标。带来的弊端是，播放电视剧某些场景时，本来就是无声或很小的声音，处理器不能识别，也将增益大幅度加大，破坏了气氛，由于增益加得过大还能听到明显的噪声，而当突然有人说话时，也会因来不及调整增益而出现很短的一个爆音。因此，最好在制作和上载环节控制好音频电平，取消这个音频处理器。三、总结：1、数字音频较模拟音频具有更大的动态范围，只要在0dBFS以下就不会失真，因此在数字制作环境下可以尽量利用其动态，最高电平可以做大些，但是在最后播出编码环节，由于终端要还原模拟信号，为了考虑所有终端都能正常工作，要把播出电平压小一些。2、我们以央视一套为基准，用同一终端监听，对比自办节目音量和央视节目音量，一方面找来多人进行主观比较，另一方面，将机顶盒解码出的模拟音频信号接入一块VU表进行对比